158269. lajstromszámú szabadalom • Eljárás üveg vagy vitrokristályos anyag fizikai és/vagy kémiai tulajdonságának módosítására
7 158269 gel érintkező közeg az említett ionokat, atomokat vagy molekulákat adó egy, ill. több összetevőből állna csupán. Minthogy a találmányt elsősorban üveg kezelésére kívánjuk felhasználni, az alábbiakban a találmány részleteit üveggel kapcsolatban ismertetjük. Mindenek előtt tehát olyan műveletekről lesz szó, amelyeknél az ionok az üvegbe valamely homogén közegből diffundálnak, mely ömlesztett anyagokból áll, ezek közül is főként ömlesztett nitrátokból, halogeniidekből és szulfátokból. Ámbár ez tekinthető a találmány előnyös kiviteli módjának, a találmányt teljes általánosságban megvalósíthatjuk úgy is, hogy az ionok diffundálása az üvegbe olyan folyékony közegből történjék, amely valamely, a diffúziót elősegítő szerként szereplő és pl. diszpergált kolloiidális anyagot tartalmaz, vagy valamely gáznemű közegből, pl. elpárologtatott sóból vagy sókból, vagy pedig az üvegre felvitt pépes konzisztenciájú keverékből. Szuszpenzió esetén a közeg célszerűen gyakorlatilag homogén. Ilyen pl. valamely kolloidális szuszpenzió és/vagy olyan szuszpenzió, amelyben a diszpergált fázis anyaga az eljárás folyamán fokozatosan oldódik fel. Fontos körülmény, hogy a találmány lehetővé teszi közönséges összetételű üvegek, pl. közönséges mésznátron üvegek kémiai és/vagy fizikai tulajdonságainak nagymérvű megjavítását. A találmány fő alkalmazási területe üveg kémiai edzése alkálifémionok kicserélésével az üveg és a vele érintkező közeg között, mely utóbbi különösen ömlesztett só vagy sók fürdőjéből áll, mely az üvegbe diffundáltatandó ionokat tartalmazza. A találmány további megvilágítására néhány példát közlünk. Mindezekben a példákban annak az ellenállásnak gyengülését, amelyet a diffúziógát a diffúzióval szemben kifejt, az anyag és a közeg köztes felületén uralkodó villamos potenciál összehasonlító méréseivel állapítottuk meg. 1. példa: 2 mm vastag mésznátron üveglapot, mely fő összetevő anyagok gyanánt a következőket tartalmazta: 70,4% Si02 , 12,78% Na 2 0, 12,14% CaO és 1,92% A12 0 3 , olyan fürdőibe merítettünk, amely 580 C°-on, vagyis az üveg lágyulási pontjánál (kb. 550°) magasabb hőmérsékleten LiN03 -ot tartalmazott. Az üvegbe diffundáló lítiumionok az üvegből kiűzték a nátriumionolkat. A lítiumionok diffúziója említésre méltó csökkenés nélkül fennmaradt mindaddig, amíg a nátriumiionok kon-5 centráoiója a fürdőben 10%-ot meghaladt. Egy összehasonlító kísérletiben, alhol a fürdő nem tartalmazott CaCl2 -ot, a fürdőben levő nátriumionoknak mindössze 0,5% koncentrációja alaposan lelassította a lítiumíionok átdififundálását az üvegbe. Az üveglapot a kezelőfürdőben, állandó hőmérsékleten (580°) 20 óra hosszat tartottuk, majd kivettük és levegőn lehűtöttük. Megállapítottuk, hogy az üveglap törőszilárdsága 97 kg/mm2 . Ugyanennek az üvegnek a szilárdsága a kémiai edzés előtt 7 kg/inm2 nagyságrendű volt. Olyan eljárási változatokat alkalmazva, amelyeknél nagyobb méretű ionokat lítiumionokkal helyettesítettünk, a lítiumionok koncentrációja a fürdőben nem lehetett túl nagy, mert különben az üveg felülete romlott. Ilyenkor előnyösen 10% koncentrációnál nagyobbat nem alkalmazunk. 2. példa; 3 mm vastag bórszilikát üveglapot, mely súlyszázalékban a következő összetételű volt: 66,78% Si02 , 8,54% Br 2 0 3 , 13,3% Na 2 0, 0,30% K2 0, 0,40% CaO és 9,70% A12 0 3 , aholis a maradék szennyeződésekből, egyebek közt MnO-ból és Fe2 0 3 -foól állt, 450° hőmérsékleten tartott, ömlesztett káliumnitrát fürdőbe merítettünk. Az üveg hőmérséklete 555° volt. A káliumionok a fürdőből az üvegbe, a nátriumionok pedig az üvegből az ömlesztett sófürdőbe diffundáltak. A diffúziógát által a diffúzióval szemben kifejtett ellenállást a fürd ölhöz adott akkora mennyiségű K2S2O7 csökkentette le, hogy e mennyiség mellett a szulfátionök koncentrációja 1,5% volt. A szulfátionök a fürdőt savassá tették. A szulfátionok jelenléte továbbá a diffúziógátat a művelet alatt gyakorlatilag állandó értéken tartotta, ezáltal megakadályozva vagy csökkentve az üvegből a fürdőbe haladó nátrjuimionok diffúziógátló hatását. Az üveget 25 órán keresztül tartottuk a fürdőbe merítve, azután kivettük és a környező levegő hőmérsékletére lehűtöttük. Az így kezelt üveglap törőszilárdsága kb. 110 kg/mm2 volt. 3. példa: Ugyanolyan összetételű mésznátron üveglapot, mint az 1. példában, azonos viszonyok között kezeltünk, mint a 2. példa bórszilikát üvegét. Az üveglapot káliumnitrát fürdőbe merítettük, azonban K2 S 2 0 7 helyett a fürdőhöz káldumpirof oszf átot adtunk akkora mennyiségben, hogy a A kezelőfürdő összetétele súlyszázalékban a következő volt: 2% LiN03 , 83% . Ca(N0 3 )2 és 15% CaCl2 . Az utóbbi vegyület jelenléte gyengítette a diffúziógát által a diffúzióval szemben 60 kifejtett ellenállást, amint ezt a tényt az összehasonlító kísérlet megerősítette. Kitűnt még az is, hogy a klórionok megnövelték a lítiumionok diffúziós együtthatóját az üveg irányában. 6 5 15 2Ü 25 30 35 40 45 50 4
